Công nghệ thu nước ngọt nhờ ánh sáng Mặt trời

Phóng viên TTXVN tại Hàn Quốc dẫn báo cáo của Viện Khoa học và Công nghệ Quốc gia Ulsan (UNIST) cho biết thiết bị do nhóm của Giáo sư Jang Ji Hyun thuộc Khoa Kỹ thuật Hóa học Năng lượng phát triển dựa trên nền tảng oxit bậc ba. Kết quả thực nghiệm cho thấy, khi thả thiết bị này trên mặt biển, mỗi mét vuông bề mặt có thể sản xuất khoảng 4,1 lít nước ngọt mỗi giờ. Tốc độ này nhanh gấp gần 7 lần so với quá trình bay hơi tự nhiên của nước biển và được đánh giá là đạt mức hiệu suất cao nhất thế giới hiện nay đối với các thiết bị sử dụng vật liệu oxit.

Bí quyết nằm ở vật liệu chuyển đổi quang nhiệt mới được phủ một lớp mỏng trên bề mặt thiết bị. Nhóm nghiên cứu đã thay thế một phần thành phần mangan trong oxit mangan - vốn có độ bền ăn mòn cao, bằng đồng và crom để tạo ra vật liệu oxit bậc ba.

Khác với các vật liệu oxit thông thường chỉ hấp thụ được ánh sáng trong dải khả kiến (một phần của quang phổ điện từ có thể nhìn thấy bằng mắt thường), vật liệu mới này có khả năng hấp thụ tới 97,2% các dải năng lượng từ tia cực tím, ánh sáng khả kiến cho đến cận hồng ngoại.

Đặc biệt, năng lượng mặt trời hấp thụ được chuyển hóa thành nhiệt năng rất hiệu quả. Khi các vị trí của mangan được thay thế bằng crom và đồng, tỷ lệ năng lượng chuyển hóa thành nhiệt cao hơn hẳn so với việc bức xạ ngược lại dưới dạng ánh sáng. Nhờ đó, nhiệt độ bề mặt vật liệu có thể lên tới 80°C, trong khi trong cùng điều kiện, oxit mangan thông thường chỉ đạt nhiệt độ 63°C và oxit đồng-mangan đạt 74°C.

Theo Giáo sư Jang Ji Hyun, vật liệu này có độ bền vượt trội và dễ dàng sản xuất với số lượng lớn, do đó có tính ứng dụng thực tiễn rất cao trong việc giải quyết cuộc khủng hoảng thiếu hụt nước sạch.

Nghiên cứu được hỗ trợ bởi Trung tâm Nghiên cứu Quy trình Hợp nhất Sinh học và Kỹ thuật Hóa học ứng phó vi nhựa. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí khoa học quốc tế uy tín “Advanced Materials”./.